결정결함이란? 원자 지름 크기 정도에서 1차원 또는 그 이상의 차원을 갖는 격자의 불규칙을 의미한다. 결정결함은 주로 결함의 기하학적 모양이나 차원에 따라 분류된다.

점(0차)결함에는 공공(vacancy), 침입형(interstitial), 치환형(substitutional)이 있다.

• 공공(vacancy)는 점 결함 중 가장 간단한 것으로 즉, 격자 자리로, 일반적으로 원자가 있어야 될 자리에 원자가 없어져서 형성된다. 모든 결정 고체는 원자빈자리를 포함하고 있으며, 실제로 이런 결함이 없는 재료를 만드는 것은 가능하지 않다. 원자빈자리의 존재는 열역학 원리로 설명할 수 있다. 본질적으로 원자빈자리가 있으면 결정의 엔트로피(즉 무질서도)가 증가된다.

• 침입형(interstitial)은 원자 자리 사이에 잉여의 원자가 위치하는 것이다.
• 치환형(substitutional)은 다른 원자와 위치를 바꿔서 생기는 결함이다.1

선(1차)결함에는 전위(dislocation)이 있다.

• 전위(dislocation)은 일부 원자들의 정렬이 어긋난 선 결함 또는 1차원 결함이다. 칼날전위와 나선전위가 있는데, 칼날전위는 원자 면의 잉여 부분 또는 반 평면이 존재하며, 그 가장자리가 결정 내에서 끝나는 결함을 말한다. 나선 전위는 변형을 일으키기 위해 가해진 전단 응력에 의해서 생성된다고 생각할 수 있다. 결정의 앞쪽 윗부분이 아랫부분에 비해 오른쪽으로 1개의 원자 거리만큼 이동 되어 있다.

2차결함에는 결정입계(grain boundary), 적층결함(stacking faults)가 있다.

고체 내의 결함의 종류와 정의에 대해 알 수 있었다.

다시한번 리마인드 하는 마음에서 0차 결함은 점, 1차 결함은 선, 2차 결함은 면이라는 키워드를 잊어버리지 말자!